EP3579255B1 - Circuit integre comportant une inductance variable - Google Patents

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EP3579255B1
EP3579255B1 EP19176496.8A EP19176496A EP3579255B1 EP 3579255 B1 EP3579255 B1 EP 3579255B1 EP 19176496 A EP19176496 A EP 19176496A EP 3579255 B1 EP3579255 B1 EP 3579255B1
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EP
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coil
metal line
coils
section
another
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Bernard Viala
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Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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Definitions

  • the invention relates to an integrated circuit comprising an inductor.
  • the advantage of using two coils to form an inductor is that this arrangement makes it possible to obtain both very small inductances, i.e. less than 100 pH, as much larger inductances, i.e. - say larger than the specific inductance of each of these coils.
  • the absolute value of the coefficient k of magnetic coupling between the coils must be high, that is to say greater than 0.4 or 0.5.
  • the absolute value of the magnetic coupling coefficient k cannot exceed one.
  • the coils are arranged relative to each other so as to be strongly magnetically coupled to each other. In addition, often, to increase the magnetic coupling between the coils, they are wound around a common magnetic core.
  • each of these coils is in the form of a loop or a spiral as described in US5095357 or EP1213729 .
  • This loop or this spiral is produced in a metallization layer parallel to the plane of the substrate of the integrated circuit.
  • These coils are arranged one above the other and mechanically separated by a layer of dielectric material.
  • the substrate generally comprises at least one layer of conductive or semiconductor material such as silicon. In this case, when the inductor is energized, the coils generate eddy currents in this conductive or semiconductor layer, which degrades the performance. of inductance. For example, this strongly degrades its quality factor and modifies the value of its effective inductance.
  • the invention aims to provide such an integrated circuit in which the generation of eddy current by the coils is limited while remaining simple to manufacture. It therefore relates to an integrated circuit according to claim 1.
  • the embodiments of this integrated circuit may include one or more of the features of the dependent claims.
  • Inductor 10 has an input terminal 10A and an output terminal 10B.
  • terminal 10A receives the electrical signal to be filtered.
  • Terminal 10B is connected to capacitor 12.
  • the frequency f c can be adjusted to take, alternately, a value from among three different values denoted f 1 , f 2 and f 3 subsequently.
  • the objective is to obtain a filter 4 in which the value f 1 is at least two times, and preferably at least five or ten times, greater than the value f 3 .
  • the value f 2 is an intermediate value between the values f 1 and f 3 .
  • inductor 10 is a variable inductor which can be adjusted to take, alternately, one value from among three different values denoted L 1 , L 2 and L 3 .
  • the capacitance of capacitor 12 is fixed and cannot be adjusted.
  • the value L 1 of the inductor 10 must be four times less than the value L 3 .
  • the value L 2 of the inductor 10 makes it possible to obtain the value f 2 of the cut-off frequency f c .
  • the integrated circuit 2 can also include other electronic components 14 which will not be described here in detail.
  • Integrated circuit 2 comprises a substrate 20 comprising at least one layer 22 of semiconductor or conductive material, inside which electronic or optical components are made.
  • the layer 22 is made of a semiconductor material such as monocrystalline silicon.
  • This substrate 20 extends mainly in a horizontal plane hereinafter called “substrate plane”.
  • the horizontal is marked by two directions X and Y of an orthogonal reference.
  • the Z direction of this orthogonal coordinate system corresponds to the vertical direction.
  • the integrated circuit comprises a stack of metallization layers mechanically separated from each other by dielectric layers made of electrically insulating material.
  • the term “electrically insulating material” or “insulating material” denotes a material whose conductivity at 20 ° C. is less than 10 -6 S / m or 10 -10 S / m.
  • the dielectric layers are made of silicon dioxide (SiO 2 ).
  • the metallization layers are produced during a manufacturing phase of the integrated circuit 2 known by the acronym BEOL (“Back End Of Line”).
  • each metallization layer 24 and 26 is for example chosen from the metallization layers located in the levels known under the references M5 to M9.
  • These metallization layers are made of a conductive material.
  • the term “conductive material” or “electrically conductive material” denotes a material whose electrical conductivity at 20 ° C. is greater than 10 5 S / m or 10 6 S / m.
  • the metallization layers are copper.
  • the thickness of each metallization layer is for example between 0.5 ⁇ m and 40 ⁇ m and, generally, between 0.5 ⁇ m and 5 ⁇ m.
  • the thickness, hereinafter denoted “e”, of the dielectric layer 30 is for example between 0.5 ⁇ m and 50 ⁇ m and, generally, between 0.5 ⁇ m and 10 ⁇ m. This thickness “e” is chosen as will be explained later in order to obtain a desired value of a magnetic coupling coefficient k.
  • the inductor 10 comprises two coils 40 and 42 in the form of a coil and a controllable circuit 44 for adjusting the value of the inductance 10.
  • Each coil 40, 42 is entirely produced in one and the same metallization layer.
  • these coils are produced by photo-lithography and therefore in particular by etching this metallization layer.
  • the coils 40 and 42 are made, respectively, in the metallization layers 24 and 26.
  • the coils 40 and 42 are structurally identical. Thus, hereinafter, only the structure of the coil 40 is described in more detail. In addition, they are arranged one above the other in the vertical direction so as to be strongly magnetically coupled to each other.
  • Self inductance is also known by the English term “self inductance”.
  • the value of the coefficient k depends in particular on the proximity of the coils to one another, on the thickness “e” of the layer 30 and on the arrangement of the coils with respect to one another.
  • the coefficient k also depends on the relative permeability ⁇ rv , in the vertical direction, of the material of the layer 30.
  • the material of the layer 30 does not exhibit any magnetic property and its permeability ⁇ rv is equal to 1.
  • the relative permeability ⁇ rv is measured under normal temperature and pressure conditions.
  • the coils 40, 42 are arranged one above the other so that the orthogonal projection of the coil 40 in a horizontal plane coincides with the orthogonal projection of the coil 42 in this same horizontal plane.
  • the area of the intersection of the orthogonal projections of the coils 40 and 42 on the same horizontal plane is equal to 100% of the area of the orthogonal projection of each of the coils 40 and 42 on this horizontal plane.
  • the figure 3 shows in more detail the structure of the coil 40.
  • the coil 40 in this embodiment consists of a single line 50 of metal.
  • This line 50 extends horizontally from an end 52 to an end 54 by meandering around a horizontal axis 56 of the coil 40.
  • the axis 56 is parallel to the X direction and the line 50 extends. from the end 52 to the end 54 while advancing in this direction X.
  • the width of the line 50, noted “L” ( figure 1 ) is constant over its entire length and generally between 1 ⁇ m and 100 ⁇ m and, preferably, between 1 ⁇ m and 20 ⁇ m or between 1 ⁇ m and 10 ⁇ m.
  • Line 50 is for example manufactured by implementing the same processes as those used to manufacture CMOS (“Complementary Metal Oxide Semiconductor”) components.
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • Line 50 comprises a succession of N strands which each intersect the axis 56.
  • N is an integer greater than or equal to two or three and generally less than one hundred.
  • strands 58 to 60 are shown.
  • the strands 58 to 60 are identical to each other and spaced from each other in the X direction by an identical distance denoted "I" on the diagram. figure 3 .
  • the distance "I” is therefore the distance, measured along the axis 56, which separates two immediately adjacent strands in the X direction.
  • two immediately adjacent strands in the X direction is meant two strands of the same line which are, in the X direction, one next to the other and between which no other strand of the line n 'is interposed.
  • the strand immediately adjacent to strand 58 in the X direction is strand 59 and the strand immediately adjacent to strand 59 in the X direction is strand 60.
  • the distance "I” is small compared to the width "L" of line 50 so that two immediately adjacent strands in the X direction of line 50 are magnetically coupled together.
  • the distance "I" and the width "L” of line 50 are chosen such that the I / L ratio is less than three or one.
  • the I / L ratio is less than 0.1 or 0.05 or even less than 0.02.
  • the thickness “e” is also small compared to the width "L" of the line 50.
  • the thickness “e” should not be too small so as not to create a parasitic capacitance between the coils 40 and 42 too important.
  • the thickness “e” is chosen such that the e / L ratio is greater than 0.1 and, typically, less than 0.5.
  • the thickness “e” is also small compared to the distance “I” from the line 50.
  • the thickness “e” is chosen such that the ratio e / I is less than 0.5. and, typically, less than 0.1.
  • the strand 58 intersects the axis 56 at its center of gravity.
  • the strand 58 is rectilinear and extends parallel to the Y direction. Under these conditions, the strand 58 intersects the axis 56 at its middle.
  • the strands of line 50 are electrically connected in series with each other so that the current flowing in any given strand is systematically in phase opposition with the current flowing, at the same instant, in the immediately adjacent strand. in the X direction.
  • the strand immediately adjacent to strand 58 in the X direction is therefore strand 59 and the strand immediately adjacent to strand 59 in the X direction is strand 60.
  • the end of strand 58 located below axis 56 on the figure 3 coincides with the end 52.
  • the end of the strand 58 located above the axis 56 on the figure 3 is electrically connected in series, via an additional strand 62, with the end of strand 59 also located above the axis 56 in the figure 3 .
  • the end of the strand 59 located below the axis 56 in the figure 3 is electrically connected in series, via an additional strand 64, with the end of strand 60 located under the axis 56 in the figure 3 .
  • End of strand 60 located above axis 56 in the figure 3 is confused with the end 54.
  • the additional strands 62 and 64 which are used to connect the strands 58 to 60 in series, do not intersect the axis 56.
  • these strands 62 and 64 are rectilinear and run parallel to the X direction.
  • the metal line of the coil 42 is designated by the reference 70 ( figure 4 ).
  • the adjustment circuit 44 is able to vary the direction and / or the intensity of the current which circulates in the coil 40 with respect to the direction and / or the intensity of the current which circulates at the same instant in the coil 42. Such a variation of the direction and / or intensity of the current in one of the coils with respect to the other modifies the value of the mutual inductance between these coils and therefore the value L of the inductance 10.
  • the circuit 44 comprises five controllable switches 76 to 80.
  • Each of these switches 76 to 80 is reversibly switchable, in response to a control signal, between an open position and a closed position. In the closed position, the resistance of the switch is low (eg 1 Ohm) and it lets current flow. In the open position, the resistance of the switch is ten or a hundred times higher, and the switch prevents current from flowing.
  • they are switches capable of conducting and, alternately, of interrupting the passage of a high frequency current.
  • high frequency current is meant in this application an alternating current whose fundamental frequency is greater than 1 GHz or 10 GHz or 40 GHz.
  • the switches are preferably phase change material switches.
  • phase change material switches are better known by the acronym PCM (“Phase-change material”).
  • the material used is vanadium dioxide (VO 2 ).
  • VO 2 vanadium dioxide
  • the switching of such a switch between these open and closed positions is for example controlled by varying its temperature.
  • switches are well known.
  • the reader can consult the following article on this subject: Shu Wang et Al: “Tunable inductors using vanadium dioxide as the control material”, Microwave and Optical Technology Letters, volume 59, n ° 5, May 2017, pages 1057 to 1061 .
  • circuit 44 and its switches are produced in layer 22 in a conventional manner.
  • Circuit 44 is connected to coils 40 and 42, for example, by metal vias passing through dielectric layers 28 and 30.
  • the switches 76 to 80 are arranged to alternately connect the coils 40 and 42 according to a first, a second and a third configuration shown, respectively, on the figures 6, 4 and 5 .
  • the switch 76 is directly connected between the ends 52 and 72.
  • directly connected is meant the fact that the component is electrically connected without passing through one of the coils 40 or 42. In general, the component is therefore directly connected through a simple wired link.
  • Switch 77 is directly connected between terminal 10B and end 52.
  • Switch 78 is directly connected between end 54 and terminal 10B.
  • Switch 79 is directly connected between ends 54 and 74.
  • Switch 80 is directly connected between ends 52 and 74.
  • switches 77 and 79 are in the closed position and switches 76, 78 and 80 are in the open position.
  • coils 40 and 42 are connected in series between terminals 10A and 10B.
  • the current which circulates in the strand 58 is in phase opposition with the alternating current which circulates, at the same instant, in the strand of the coil 42 which is immediately adjacent to it in the vertical direction.
  • the strand of spool 42 immediately adjacent to strand 58 is the strand of spool 42 which is closest to strand 58. This is therefore the strand of spool 42 located immediately above strand 58 in the direction Z. What has just been described in the particular case of strand 58 also applies to strands 59 and 60.
  • switches 76, 78 and 79 are in the closed position and switches 77 and 80 are in the open position.
  • the coils 40 and 42 are connected in parallel between the terminals 10A and 10B.
  • the current which circulates in the strand 58 is in phase with the alternating current which circulates, at the same instant, in the strand of the coil 42 which is immediately adjacent to it. This also applies to strands 59 and 60.
  • the intensity of the current flowing in each of the coils 40 and 42 is divided by two with respect to the intensity of the current. which would circulate in these coils if they were connected to one another according to the first configuration.
  • switches 78 and 80 are in the closed position and switches 76, 77 and 79 are in the open position.
  • the coils 40 and 42 are connected in series between the terminals 10A and 10B.
  • the current which circulates in the strand 58 is in phase with the current which circulates, at the same instant, in the strand of the coil 42 which is immediately adjacent to it. This is also verified for strands 59 and 60.
  • the direction of current flow in the strands of coils 40 and 42 has been shown in the figure 7 in the case of this second configuration.
  • the ratio L 3 / L 1 is equal to (1+
  • a control signal is transmitted to the inductor 10.
  • the circuit 44 switches the switches 76 to 80 to obtain the configuration corresponding to the frequency f c desired.
  • the figure 9 shows an adjustment circuit 100 capable of being used in place of circuit 44.
  • Circuit 100 is identical to circuit 44 except that switch 76 is omitted.
  • Circuit 100 therefore only makes it possible to carry out the first and second configurations described above.
  • the variable inductance 10 can only take the values L 1 and L 3 .
  • the figure 10 shows an adjustment circuit 110 capable of being used in place of circuit 44.
  • Circuit 110 is identical to circuit 4 except that switch 80 is omitted and that switch 79 is replaced by a wire link between the ends 54 , 74.
  • Circuit 110 therefore only makes it possible to carry out the first and third configurations described above. In this case, the variable inductance can only take the values L 1 and L 2 .
  • the figure 11 represents an inductor 120 which is not protected by the present application.
  • Inductor 120 can be used instead of inductor 10.
  • Inductor 120 is identical to inductor 10 except that adjustment circuit 44 is omitted and coils 40 and 42 are permanently connected. according to the first configuration.
  • the coils 40, 42 are arranged with respect to each other so that the absolute value of the coefficient k is greater than 0.6 and, preferably, greater than 0.9 or 0.95.
  • the thickness “e” of the layer 30 is reduced until the desired value of the coefficient k is reached.
  • the value of inductor 120 is generally less than 100 pH or 10 pH.
  • Such very low value inductors are especially useful for very high frequency applications, that is to say applications where the fundamental frequency of the electric current flowing through inductor 120 is greater than 20 GHz or 40 GHz.
  • the figure 12 represents an inductor 130 capable of being used instead of inductor 10 or of inductor 120.
  • Inductance 130 is identical to inductor 10 or 120 except that it additionally comprises a magnetic core 132 to increase the value of the magnetic coupling coefficient k between the coils 40 and 42. To simplify the figure 12 . Only the coils 40 and 42 and the core 132 are shown.
  • the core 132 concentrates the magnetic field lines generated by the coil 40 and guides them to the coil 42.
  • the core 132 comprises magnetic bars 134 and 136 which extend vertically through the dielectric layer 30.
  • the bar 134 has a lower part located between the strands 58 and 59.
  • the bar 134 extends vertically from this lower part to an upper part located between the bars of the coil 42 immediately adjacent, respectively, to the bars 58 and 59.
  • the bar 134 is made of a magnetic material whose relative permeability ⁇ rv in the vertical direction is strictly greater than 1 and greater than its relative permeability ⁇ rh in the X direction.
  • the bar 134 consists of a porous alumina (Al 2 O 3 ) matrix inside which are embedded magnetic nanowires which extend mainly vertically.
  • the bar 134 can also consist of a matrix of polymer material inside which magnetic nanoparticles incorporated in this matrix are embedded. These magnetic nanoparticles are arranged inside this matrix to form chains of nanoparticles which extend mainly vertically.
  • a method of manufacturing such a magnetic bar is for example described in the application EP3028855 by using magnetic nanoparticles in place of conductive nanoparticles.
  • the bar 136 is for example identical to the bar 134 except that it is placed between the strands 59 and 60.
  • the figures 13 to 17 show other possible embodiments of a coil in the form of a coil capable of being used in place of the coils 40 and 42 to produce the inductance 10, 120 or 130.
  • the line of metal that makes up this coil is simply represented as a line.
  • the figure 13 represents a coil 140 identical to coil 40, except that the strands 58 to 60 are replaced, respectively, by strands 142 to 144.
  • the strands 142 to 144 are identical to the strands 58 to 60 except that they are in the shape of an arc of a circle instead of being straight.
  • Each of these strands 142 to 144 is symmetrical with respect to the axis 56.
  • the radius of curvature of each of these strands 142 to 144 is twice or ten times greater than the pitch “P” so as not to form a loop.
  • the figure 14 shows a spool 150 identical to spool 40, except that strands 58 to 60 are replaced, respectively, by strands 152 to 154.
  • Strands 152 to 154 are identical to strands 58 to 60 except that they cut the axis 156 by forming an angle different from 90 °. For example, the angle is between 50 ° and 80 °.
  • the figure 15 represents a coil 160 identical to the coil 40, except that the strand 59 is replaced by a strand 162.
  • the strand 162 is not identical to the strand 58 which immediately precedes it.
  • strand 162 is identical to strands 143 while strands 58 and 60 are straight.
  • the figure 16 shows a spool 170 identical to spool 40, except that strands 58 to 60 are replaced, respectively, by strands 172 to 174.
  • the metal line of spool 170 winds around axis 56 following a path sinusoidal or sawtooth shaped.
  • the tangent at the intersection between the strand 172 and the axis 56 forms an angle less than 90 ° and generally less than 80 ° or 60 °.
  • the tangent at the intersection between the strand 173 and the axis 56 forms an angle equal to (180 ° - ).
  • strand 172 is tilted in one direction and strand 173 is tilted in the opposite direction.
  • the additional strands 62, 64 can be omitted.
  • the figure 17 represents a coil 180 identical to coil 40, except that it has Q metal lines which meander around axis 56 while remaining almost always parallel to each other, where Q is an integer greater than two and , preferably greater than three or five.
  • Q is an integer greater than two and , preferably greater than three or five.
  • a structure is thus obtained for the conductors used to form the coil 180 similar to that known by the term “Litz wire”.
  • to simplify the figure 17 only two metal lines 182 and 183 are shown. These two lines 182 and 183 are in mechanical and electrical contact with each other only at the ends 52 and 54. Taken individually, each of these lines 182 and 183 has an identical or very similar structure to line 50. Using multiple metal lines reduces the resistivity of inductor 180.
  • the figures 18 to 21 show different possible arrangements of the two coils, one relative to the other, to form an inductor capable of being used in place of the inductor 10, 120 or 130.
  • the figures 18 to 20 represent embodiments where the surface of the intersection between the orthogonal projections of the two coils on the same horizontal plane is less than the surface of the orthogonal projection of one of these coils on this horizontal plane.
  • the figure 18 represents an inductor 190 identical to inductor 10, 120 or 130, except that the coil 42 is replaced by a coil 192 represented by a dotted line.
  • Spool 192 is identical to spool 42 except that the length of each of the strands parallel to the X direction is increased.
  • the orthogonal projections of the ends 72, 74 of the coil 192 on a horizontal plane are not confused with the orthogonal projections on this same plane of the ends 52 and 54.
  • the surface of the intersection between the projections orthogonal coils 40 and 192 is smaller than the area of the orthogonal projection of coil 192 on this horizontal plane.
  • the superposition of the orthogonal projections of the coils is only partial and not perfect.
  • the figure 19 represents an inductor 200 identical to inductor 10, 120 or 130, except that the coil 42 is replaced by a coil 202.
  • the coil 202 is identical to the coil 42 except that it is offset by a distance d in the direction X.
  • the distance d is less than P / 2 and, preferably, less than P / 4 and advantageously less than P / 8 or P / 16.
  • the area of the intersection of the orthogonal projections of the coils 202 and 40 on the same horizontal plane may be negligible, that is to say at least less than 100 times the area of the orthogonal projection on this horizontal plane. of the coil 202 or 40.
  • the figure 21 represents an inductor 220 identical to inductor 10, 120 or 130, except that the coil 42 is replaced by a coil 222 which is made in the same metallization layer 24 as the coil 40.
  • the two coils 222 and 40 are located in the same horizontal plane and not arranged one above the other.
  • the coil 222 comprises a line of metal 224 which follows, keeping a constant gap ⁇ , the line of metal 50 and never crosses this line of metal 50. The smaller the gap ⁇ , the greater the absolute value of the coefficient k of magnetic coupling is close to 1.
  • the coils can be made from other conductive materials such as gold or silver.
  • the coils can also be manufactured by processes other than photolithography and etching. For example, in variants, they are produced by electrolysis, screen printing or inkjet printing.
  • the number N of strands of a coil must be greater than or equal to two and may be greater than or equal to three, ten or twenty.
  • the width of the line 50 is not constant over its entire length.
  • the width of strands 58 to 60 is greater than the width of strands 62 and 64.
  • the pitch “P” which separates the different strands which intersect the axis 56 of the same metal line is not regular.
  • the distance "I” between two immediately consecutive strands in the X direction is not always the same.
  • Strand 180 may have more than two lines of metal parallel to one another.
  • the metal lines 182 to 183 are not parallel to each other.
  • the pitch “P” between the adjacent strands may be less than or equal to the thickness “e”. In this case, the e / P ratio is greater than or equal to 1.
  • the inductor comprises more than two or three coils magnetically coupled together.
  • the inductor has several pairs of immediately adjacent coils. For example, these coils are superimposed on top of each other in the Z direction.
  • Each immediately adjacent pair of coils is arranged as described above in the case of inductor 10, i.e. in the case of inductor 10.
  • the value of this inductance with more than two coils can be variable.
  • the adjustment circuit described in the particular case of two coils is adapted to be able to connect each pair of coils of this inductor to more than two coils according to one of the configurations described above.
  • the adjustment circuit makes it possible to connect certain pairs of adjacent coils according to the first configuration and other pairs of adjacent coils according to the second or the third configuration. Thanks to this, it is possible to set a large number of different values for this inductor with more than two coils.
  • inductor 220 may have more than two or three coils magnetically coupled to each other and all located in the same metallization layer.
  • the value of the inductance is adjusted not by modifying the electrical connections between the coils and therefore, in particular, by varying the direction of current flow in these coils but by varying the intensity. current in one of the coils.
  • the controllable switches are for example omitted and replaced by a circuit, such as a controllable current source, capable of modifying the intensity of the current flowing in one of the coils. .
  • a circuit such as a controllable current source
  • these embodiments differ from those described in the figures 15a, 15b, 16a, 16b and 17 demand US5095355 simply by the fact that coils in the form of a coil are used instead of the coils in the form of a loop or a spiral. Thanks to this, the current induction in the ground plane is greatly reduced.
  • vanadium dioxide Materials other than vanadium dioxide can be used to make the switches of the control circuit 44.
  • GeTe can be used in place of vanadium dioxide.
  • the switches can also be produced using other technologies and without using phase change material.
  • the switches can be transistors such as field effect transistors known by the acronym MOSFET (“Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor”).
  • Circuit 44 and its switches can be made elsewhere than in layer 22. For example, they can also be made in dielectric layers 28 and 30. They can also be made or attached to the outer surface of layer 26.
  • variable inductor can be used to make other tunable integrated circuits.
  • the variable inductance described here can also advantageously replace the variable inductance in one of the integrated circuits described in the application. US5095357 and, in particular, for the realization of the circuits of figures 18 and 19 of this request.
  • the variable inductance described here can also be used to make low-pass or high-pass filters.
  • the capacitor 12 is a capacitor whose capacity is variable and adjustable using the adjustment circuit.
  • Coil-shaped coils do not have a loop. They therefore generate much less eddy current in the conductive or semiconductor layer 22 of the underlying substrate. In addition, they are easy to manufacture using conventional integrated circuit manufacturing methods. The use of coil-shaped coils therefore makes it possible to limit the generation of eddy current without complicating the manufacture of integrated circuits. In particular, they make it possible, at least in certain cases, to avoid having to resort to the use of a ground plane to insulate the coils from the conductive or semi-conductive layer 22.
  • the inductance of each coil is equal to the difference between its own inductance and the mutual inductance.
  • This first configuration therefore makes it possible to obtain a very low inductance value.
  • the second and third configurations make it possible to obtain much higher inductance values.
  • one of the configurations of the variable inductance is the first configuration makes it possible to obtain a ratio between the two adjustable values of the inductance greater than two or than 2.3 when the coefficient k is greater than 0.4 .
  • the regulating circuit has five switches makes it possible with the aid of only two coils to obtain three different values for the inductance.
  • Arranging the coils with respect to each other so that the coefficient k is greater than 0.9 makes it possible to obtain an inductance whose value is strictly less than 100 pH or 10 pH.
  • I / L contribution is less than three or one makes it possible to substantially increase the difference between the value L 1 and the value L 2 or L 3 of the inductance.

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Description

  • L'invention concerne un circuit intégré comportant une inductance.
  • Des circuits intégrés connus comportent :
    • un substrat s'étendant principalement dans un plan appelé « plan du substrat »,
    • une inductance comportant une première et une deuxième bobines couplées magnétiquement l'une à l'autre, ce couplage magnétique se traduisant par l'existence d'une inductance mutuelle M entre ces deux bobines lorsque l'inductance est alimentée, cette inductance mutuelle M étant définie par la relation suivante : M = k sqrt(L1L2), où :
      • k est un coefficient de couplage magnétique, la valeur absolue de ce coefficient k étant comprise dans l'intervalle ]0,4 ; 1], et
      • L1 et L2 sont les inductances propres de, respectivement, la première et la deuxième bobines,
      • sqrt(...) est la fonction racine carrée.
  • Par exemple, un tel circuit intégré est divulgué en référence à la figure 11c de la demande US5095357 .
  • De l'état de la technique est également connu de US2015/008767A1 , WO2011/118072A1 , EP1213729A1 , WO2017/217308A1 , WO2011/034205A1 , FR2525776A1 , US2004/238929A1 , US6493861B1 . Aucun de ces documents ne divulgue une inductance variable et un circuit de réglage avec des interrupteurs.
  • L'intérêt d'utiliser deux bobines pour former une inductance est que cet agencement permet d'obtenir aussi bien des inductances très petites, c'est-à-dire inférieures à 100 pH que des inductances beaucoup plus grandes, c'est-à-dire plus grandes que l'inductance propre de chacune de ces bobines. Pour cela, la valeur absolue du coefficient k de couplage magnétique entre les bobines doit être importante, c'est-à-dire supérieur à 0,4 ou 0,5. Pour rappel, la valeur absolue du coefficient k de couplage magnétique ne peut pas dépasser un. A cet effet, les bobines sont agencées l'une par rapport à l'autre de manière à être fortement couplées magnétiquement entre elles. De plus, souvent, pour accroître le couplage magnétique entre les bobines, celles-ci sont bobinées autour d'un noyau magnétique commun.
  • Dans le cas de l'inductance d'un circuit intégré, chacune de ces bobines est en forme de boucle ou de spirale comme décrit dans US5095357 ou EP1213729 . Cette boucle ou cette spirale est réalisée dans une couche de métallisation parallèle au plan du substrat du circuit intégré. Ces bobines sont disposées l'une au-dessus de l'autre et séparées mécaniquement par une couche en matériau diélectrique. De plus, dans le cas des circuits intégrés, le substrat comporte généralement au moins une couche en matériau conducteur ou semi-conducteur tel que du silicium. Dans ce cas, lorsque l'inductance est alimentée, les bobines génèrent des courants de Foucault dans cette couche conductrice ou semi-conductrice, ce qui dégrade les performances de l'inductance. Par exemple, cela dégrade fortement son facteur de qualité et modifie la valeur de son inductance effective.
  • Pour limiter ce problème, il a déjà été proposé d'isoler magnétiquement la couche conductrice ou semi-conductrice des bobines en introduisant un écran électromagnétique tel qu'un plan de masse segmenté entre les bobines et cette couche conductrice ou semi-conductrice. Dans ce dernier cas, le plan de masse doit être aussi éloigné que possible des bobines pour limiter les couplages capacitifs entre ce plan de masse et ces bobines. Ainsi, cette solution complexifie la réalisation du circuit intégré.
  • L'invention vise à proposer un tel circuit intégré dans lequel la génération de courant de Foucault par les bobines est limitée tout en restant simple à fabriquer. Elle a donc pour objet un circuit intégré conforme à la revendication 1.
  • Les modes de réalisation de ce circuit intégré peuvent comporter une ou plusieurs des caractéristiques des revendications dépendantes.
  • L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins sur lesquels :
    • la figure 1 est une illustration schématique en coupe verticale d'un circuit intégré comportant une inductance ;
    • la figure 2 est un schéma électronique d'un filtre comportant l'inductance du circuit intégré de la figure 1 ;
    • la figure 3 est une illustration schématique, en vue de dessus, d'une bobine de l'inductance du circuit intégré de la figure 1 ;
    • les figures 4, 5 et 6 sont des schémas électroniques d'un circuit de réglage de l'inductance du circuit intégré de la figure 1 ;
    • les figures 7 et 8 sont des illustrations schématiques, en coupe verticale, de deux bobines de l'inductance du circuit intégré de la figure 1 ;
    • les figures 9 et 10 sont des schémas électroniques de deux variantes possibles du circuit de réglage de la figure 4 ;
    • la figure 11 est un schéma électronique d'une variante du circuit intégré de la figure 1, dans laquelle l'inductance est une inductance fixe ;
    • la figure 12 est une illustration schématique, en coupe verticale, d'une variante de l'inductance du circuit intégré de la figure 1 ;
    • les figures 13 à 17 sont des illustrations schématiques, en vue de dessus, de différents modes de réalisation possibles de la bobine de l'inductance du circuit intégré de la figure 1 ;
    • les figures 18 à 21 sont des illustrations schématiques, en vue de dessus, de différents agencement possibles d'une bobine par rapport à l'autre bobine de l'inductance.
  • Dans ces figures, les mêmes références sont utilisées pour désigner les mêmes éléments. Dans la suite de cette description, les caractéristiques et fonctions bien connues de l'homme du métier ne sont pas décrites en détail.
    • Chapitre I : Description détaillée de modes de réalisation :
  • La figure 1 représente un circuit intégré 2 qui comporte un filtre passe-bas réglable 4. Le schéma électrique du filtre 4 est représenté sur la figure 2. Ce filtre 4 comporte une inductance 10 et un condensateur 12. La fréquence de coupure fc du filtre 4 est donnée par la relation suivante : fc = 1/(2π sqrt(LC)), où :
    • L est la valeur de l'inductance 10,
    • C est la capacité du condensateur 12, et
    • sqrt(...) est la fonction racine carrée.
  • L'inductance 10 comporte une borne d'entrée 10A et une borne de sortie 10B. Ici, la borne 10A reçoit le signal électrique à filtrer. La borne 10B est raccordée au condensateur 12.
  • La fréquence fc peut être réglée pour prendre, en alternance, une valeur parmi trois valeurs différentes notées f1, f2 et f3 par la suite. L'objectif est d'obtenir un filtre 4 dans lequel la valeur f1 est au moins deux fois, et de préférence au moins cinq ou dix fois, plus grande que la valeur f3. La valeur f2 est une valeur intermédiaire entre les valeurs f1 et f3. Pour cela, dans ce mode de réalisation, l'inductance 10 est une inductance variable qui peut être réglée pour prendre, en alternance, une valeur parmi trois valeurs différentes notées L1, L2 et L3. Dans ce mode de réalisation, la capacité du condensateur 12 est fixe et ne peut pas être réglée. Dans ces conditions, pour que la valeur f1 soit deux fois supérieure à la valeur f3, il faut que la valeur L1 de l'inductance 10 soit quatre fois inférieure à la valeur L3. La valeur L2 de l'inductance 10 permet d'obtenir la valeur f2 de la fréquence de coupure fc.
  • Comme représenté par un carré en pointillés sur la figure 1, le circuit intégré 2 peut aussi comporter d'autres composants électroniques 14 qui ne seront pas décrits ici en détail.
  • Le circuit intégré 2 comporte un substrat 20 comportant au moins une couche 22 en matériau semi-conducteur ou conducteur, à l'intérieur de laquelle sont réalisés des composants électroniques ou optiques. Ici, la couche 22 est réalisée en matériau semi-conducteur tel que du silicium monocristallin.
  • Ce substrat 20 s'étend principalement dans un plan horizontal appelé par la suite « plan du substrat ».
  • Sur la figure 1 et les suivantes, l'horizontal est repéré par deux directions X et Y d'un repère orthogonal. La direction Z de ce repère orthogonal correspond à la direction verticale.
  • Par la suite, les termes tels que « au-dessus », « au-dessous », « supérieur », « inférieur », sont définis par rapport à la direction Z.
  • Au-dessus du substrat 20, le circuit intégré comporte un empilement de couches de métallisation séparées mécaniquement les unes des autres par des couches diélectriques réalisées en matériau électriquement isolant. Dans cette demande, par « matériau électriquement isolant » ou « matériau isolant », on désigne un matériau dont la conductivité à 20°C est inférieure à 10-6 S/m ou 10-10 S/m. Ici, les couches diélectriques sont réalisées en dioxyde de silicium (SiO2). Typiquement, les couches de métallisation sont réalisées pendant une phase de fabrication du circuit intégré 2 connue sous l'acronyme BEOL (« Back End Of Line »).
  • Pour simplifier la figure 1, seules deux couches de métallisation 24 et 26 et seules deux couches diélectriques 28 et 30 sont représentées. En allant du bas vers le haut, l'empilement de couches sur le substrat 20 est le suivant : la couche diélectrique 28, la couche de métallisation 24, la couche diélectrique 30 et la couche de métallisation 26. La couche diélectrique 30 est donc interposée entre les couches de métallisation 24 et 26. Les couches de métallisation 24 et 26 sont par exemple choisies parmi les couches de métallisation situées dans les niveaux connus sous les références M5 à M9. Ces couches de métallisation sont réalisées en matériau conducteur. Dans cette demande, par « matériau conducteur » ou « matériau électriquement conducteur », on désigne un matériau dont la conductivité électrique à 20°C est supérieure à 105 S/m ou 106 S/m. Ici, les couches de métallisation sont en cuivre. L'épaisseur de chaque couche de métallisation est par exemple comprise entre 0,5 µm et 40 µm et, généralement, comprise entre 0,5 µm et 5 µm.
  • L'épaisseur, notée par la suite « e », de la couche diélectrique 30 est par exemple comprise entre 0,5 µm et 50 µm et, généralement, entre 0,5 µm et 10 µm. Cette épaisseur « e » est choisie comme cela sera expliqué plus loin pour obtenir une valeur souhaitée d'un coefficient k de couplage magnétique.
  • L'inductance 10 comporte deux bobines 40 et 42 en forme de serpentin et un circuit commandable 44 de réglage de la valeur de l'inductance 10. Chaque bobine 40, 42 est entièrement réalisée dans une seule et même couche de métallisation. Par exemple, ces bobines sont réalisées par photo-lithographie et donc notamment par gravure de cette couche de métallisation. Ici, les bobines 40 et 42 sont réalisées, respectivement, dans les couches de métallisation 24 et 26.
  • Dans ce mode de réalisation, les bobines 40 et 42 sont structurellement identiques. Ainsi, par la suite, seule la structure de la bobine 40 est décrite plus en détail. De plus, elles sont disposées l'une au-dessus de l'autre dans la direction verticale de manière à être fortement couplées magnétiquement l'une à l'autre.
  • Dans cette demande, par « fortement couplées magnétiquement », on désigne le fait que la valeur absolue du coefficient k de couplage magnétique entre les bobines 40 et 42 est supérieure à 0,4 ou 0,5 et, de préférence supérieure à 0,6 ou 0,8 ou 0,9. Le coefficient k de couplage magnétique est celui utilisé pour définir la valeur de l'inductance mutuelle entre les bobines 40 et 42. On rappelle que la valeur de l'inductance mutuelle est donnée par la relation suivante : M = k sqrt(L40L42), où :
    • L40 et L42 sont les valeurs de l'inductance propre, respectivement, des bobines 40 et 42,
    • k est le coefficient de couplage magnétique.
  • L'inductance propre est également connue sous le terme anglais de « self inductance ». La valeur du coefficient k dépend notamment de la proximité des bobines l'une par rapport à l'autre, de l'épaisseur « e » de la couche 30 et de l'agencement des bobines l'une par rapport à l'autre. Enfin, le coefficient k dépend aussi de la perméabilité relative µrv, dans la direction verticale, du matériau de la couche 30. Ici, le matériau de la couche 30 ne présente pas de propriété magnétique et sa perméabilité µrv est égale à 1. Ici, la perméabilité relative µrv est mesurée dans des conditions normales de température et de pression.
  • Dans ce mode de réalisation, les bobines 40, 42 sont agencées l'une au-dessus de l'autre de manière à ce que la projection orthogonale de la bobine 40 dans un plan horizontal est confondue avec la projection orthogonale de la bobine 42 dans ce même plan horizontal. Dans ce cas, la surface de l'intersection des projections orthogonales des bobines 40 et 42 sur un même plan horizontal est égale à 100 % de la surface de la projection orthogonale de chacune des bobines 40 et 42 sur ce plan horizontal. Avec un tel agencement des bobines 40 et 42 et en choisissant l'épaisseur « e » dans la plage d'épaisseurs possibles donnée ci-dessus, la valeur absolue du coefficient k du couplage magnétique entre ces bobines 40 et 42 est facilement rendue supérieure à 0,4 ou 0,5 et, en réduisant l'épaisseur e, supérieure à 0,8 ou 0,9 ou 0,95.
  • La figure 3 représente plus en détail la structure de la bobine 40. La bobine 40 est constituée dans ce mode de réalisation d'une seule ligne 50 de métal. Cette ligne 50 s'étend horizontalement depuis une extrémité 52 jusqu'à une extrémité 54 en serpentant autour d'un axe 56 horizontal de la bobine 40. Ici, l'axe 56 est parallèle à la direction X et la ligne 50 s'étend de l'extrémité 52 jusqu'à l'extrémité 54 en avançant dans cette direction X. La largeur de la ligne 50, notée « L » (figure 1) est constante sur toute sa longueur et généralement comprise entre 1 µm et 100 µm et, de préférence, comprise entre 1 µm et 20 µm ou entre 1 µm et 10 µm. La ligne 50 est par exemple fabriquée en mettant en œuvre les mêmes procédés que ceux utilisés pour fabriquer les composants CMOS (« Complementary Metal Oxide Semiconductor »).
  • La ligne 50 comporte une succession de N brins qui coupent chacun l'axe 56. N est un nombre entier supérieur ou égal à deux ou trois et généralement inférieur à cent. Ici, pour simplifier la figure 3, seuls trois brins 58 à 60 sont représentés.
  • Dans ce mode de réalisation, les brins 58 à 60 sont identiques les uns aux autres et espacés les uns des autres dans la direction X d'une distance identique noté « I » sur la figure 3. La distance « I » est donc la distance, mesurée le long de l'axe 56, qui sépare deux brins immédiatement adjacents dans la direction X.
  • Dans cette description, par « deux brins immédiatement adjacents dans la direction X » on désigne deux brins de la même ligne qui sont, dans la direction X, l'un à côté de l'autre et entre lesquels aucun autre brin de la ligne n'est interposé. Ainsi, le brin immédiatement adjacent au brin 58 dans la direction X est le brin 59 et le brin immédiatement adjacent au brin 59 dans la direction X est le brin 60.
  • De préférence, la distance « I » est petite devant la largeur « L » de la ligne 50 de manière à ce que deux brins immédiatement adjacents dans la direction X de la ligne 50 soient magnétiquement couplés ensemble. Pour qu'il existe un bon couplage magnétique entre les brins immédiatement adjacents dans la direction X, la distance « I » et la largeur « L » de la ligne 50 sont choisis tels que le rapport I/L soit inférieur à trois ou un. De préférence, le rapport I/L est inférieur à 0,1 ou à 0,05 voire même inférieur à 0,02.
  • De façon avantageuse, l'épaisseur « e » est également petite devant la largeur « L » de la ligne 50. Toutefois, l'épaisseur « e » ne doit pas être trop petite pour ne pas créer une capacité parasite entre les bobines 40 et 42 trop importante. Ainsi, en général, l'épaisseur « e » est choisie telle que le rapport e/L soit supérieur à 0,1 et, typiquement, inférieur à 0,5.
  • De façon avantageuse, l'épaisseur « e » est également petite devant la distance « I » de la ligne 50. Ainsi, en général, l'épaisseur « e » est choisie telle que le rapport e/I soit inférieur à 0,5 et, typiquement, inférieur à 0,1.
  • Puisque la distance « I » est constante et que les brins 58 à 60 sont identiques les uns aux autres, ces brins 58 à 60 sont répétés le long de l'axe 56 avec un pas régulier « P » (Figure 3).
  • Seul le brin 58 est maintenant décrit plus en détail. Le brin 58 coupe l'axe 56 au niveau de son centre de gravité. Ici, le brin 58 est rectiligne et s'étend parallèlement à la direction Y. Dans ces conditions, le brin 58 coupe l'axe 56 au niveau de son milieu.
  • Les brins de la ligne 50 sont raccordés électriquement en série les uns aux autres de manière à ce que le courant qui circule dans un brin donné quelconque soit systématiquement en opposition de phase avec le courant qui circule, au même instant, dans le brin immédiatement adjacent dans la direction X. A cet effet, ici, le brin immédiatement adjacent au brin 58 dans la direction X est donc le brin 59 et le brin immédiatement adjacent au brin 59 dans la direction X est le brin 60. L'extrémité du brin 58 située en dessous de l'axe 56 sur la figure 3 est confondue avec l'extrémité 52. L'extrémité du brin 58 située au-dessus de l'axe 56 sur la figure 3 est électriquement raccordée en série, par l'intermédiaire d'un brin supplémentaire 62, avec l'extrémité du brin 59 elle aussi située au-dessus de l'axe 56 dans la figure 3. L'extrémité du brin 59 située en dessous de l'axe 56 dans la figure 3 est électriquement raccordée en série, par l'intermédiaire d'un brin supplémentaire 64, avec l'extrémité du brin 60 située sous l'axe 56 dans la figure 3. L'extrémité du brin 60 située au-dessus de l'axe 56 dans la figure 3 est confondue avec l'extrémité 54.
  • Les brins supplémentaires 62 et 64 qui sont utilisés pour raccorder les brins 58 à 60 en série, ne coupent pas l'axe 56. Ici, ces brins 62 et 64 sont rectilignes et s'étendent parallèlement à la direction X.
  • Par la suite, la ligne de métal de la bobine 42 est désignée par la référence 70 (figure 4). Les extrémités de la ligne 70 situées à la verticale des extrémités 52 et 54, portent, respectivement, les références numériques 72 et 74 (figure 4).
  • Le circuit 44 de réglage est apte à faire varier le sens et/ou l'intensité du courant qui circule dans la bobine 40 par rapport au sens et/ou l'intensité du courant qui circule au même instant dans la bobine 42. Une telle variation du sens et/ou de l'intensité du courant dans l'une des bobines par rapport à l'autre modifie la valeur de l'inductance mutuelle entre ces bobines et donc la valeur L de l'inductance 10.
  • Un premier mode de réalisation de ce circuit 44 est représenté sur la figure 4. Dans ce premier mode de réalisation, le circuit 44 comporte cinq interrupteurs commandables 76 à 80. Chacun de ces interrupteurs 76 à 80 est commutable de façon réversible, en réponse à un signal de commande, entre une position ouverte et une position fermée. Dans la position fermée, la résistance de l'interrupteur est faible (par exemple 1 Ohm) et il laisse passer le courant. Dans la position ouverte, la résistance de l'interrupteur est dix ou cent fois plus élevée et l'interrupteur empêche le courant de passer. Ici, il s'agit d'interrupteurs capables de conduire et, en alternance, d'interrompre le passage d'un courant haute fréquence. Par « courant haute fréquence », on désigne dans cette demande un courant alternatif dont la fréquence fondamentale est supérieure à 1 GHz ou 10 GHz ou 40 GHz. Dans ce mode de réalisation, les interrupteurs sont de préférence des interrupteurs à matériaux à changement de phase. Ces matériaux sont plus connus sous l'acronyme PCM (« Phase-change material »). Par exemple, le matériau utilisé est du dioxyde de vanadium (VO2). La commutation d'un tel interrupteur entre ces positions ouverte et fermée est par exemple commandée en faisant varier sa température. Ces interrupteurs sont bien connus. Par exemple, le lecteur peut consulter à ce sujet l'article suivant : Shu Wang et Al : « Tunable inductors using vanadium dioxide as the control material », Microwave and Optical Technology Letters, volume 59, n° 5, mai 2017, pages 1057 à 1061.
  • Par exemple, le circuit 44 et ses interrupteurs sont réalisés dans la couche 22 de façon conventionnelle. Le circuit 44 est raccordé aux bobines 40 et 42, par exemple, par des vias métalliques traversant les couches diélectrique 28 et 30.
  • Ici, les interrupteurs 76 à 80 sont agencés pour raccorder, en alternance, les bobines 40 et 42 selon une première, une deuxième et une troisième configurations représentées, respectivement, sur les figures 6, 4 et 5. A cet effet, l'interrupteur 76 est directement raccordé entre les extrémités 52 et 72. Dans cette demande, par « directement raccordé », on désigne le fait que le composant est électriquement raccordé sans passer par l'intermédiaire d'une des bobines 40 ou 42. En général, le composant est donc directement raccordé par l'intermédiaire d'une simple liaison filaire. L'interrupteur 77 est directement raccordé entre la borne 10B et l'extrémité 52. L'interrupteur 78 est directement raccordé entre l'extrémité 54 et la borne 10B. L'interrupteur 79 est directement raccordé entre les extrémités 54 et 74. L'interrupteur 80 est directement raccordé entre les extrémité 52 et 74.
  • Selon la première configuration (figure 6), les interrupteurs 77 et 79 sont en position fermée et les interrupteurs 76, 78 et 80 sont en position ouverte. Dans cette configuration, les bobines 40 et 42 sont raccordées en série entre les bornes 10A et 10B. De plus, dans cette première configuration, le courant qui circule dans le brin 58 est en opposition de phase avec le courant alternatif qui circule, au même instant, dans le brin de la bobine 42 qui lui est immédiatement adjacent dans la direction verticale. Le brin de la bobine 42 immédiatement adjacent au brin 58 est le brin de la bobine 42 qui est le plus proche du brin 58. Il s'agit donc ici du brin de la bobine 42 situé immédiatement au-dessus du brin 58 dans la direction Z. Ce qui vient d'être décrit dans le cas particulier du brin 58 s'applique aussi aux brins 59 et 60.
  • Le sens de circulation dans les brins des bobines 40 et 42 raccordés selon la première configuration est représenté sur la figure 8. Sur cette figure 8, un point à l'intérieur d'un brin indique que le courant circule dans ce brin dans la direction opposée à la direction Y. A l'inverse, une croix à l'intérieur d'un brin indique que le courant circule dans ce brin dans la direction Y. Dans le cas de la première configuration, les lignes de champs générées par les bobines 40 et 42 se combinent de façon destructive. Dès lors, l'inductance mutuelle M vient se soustraire à l'inductance propre de chacune des bobines 40 à 42. La valeur L1 de l'inductance 10 est alors donnée par la relation suivante : L1 = 2Lp(1-|k|), où :
    • Lp est valeur de l'inductance propre de la bobine 40 ou 42, et
    • le symbole |k| désigne la valeur absolue du coefficient k.
    Ici, puisque les bobines 40 et 42 sont identiques, elles ont la même valeur Lp d'inductance propre .
  • Selon la troisième configuration (figure 5), les interrupteurs 76, 78 et 79 sont en position fermée et les interrupteurs 77 et 80 sont en position ouverte. Dans cette troisième configuration, les bobines 40 et 42 sont raccordées en parallèle entre les bornes 10A et 10B. Dans cette troisième configuration, le courant qui circule dans le brin 58 est en phase avec le courant alternatif qui circule, au même instant, dans le brin de la bobine 42 qui lui est immédiatement adjacent. Ceci s'applique aussi aux brins 59 et 60. Toutefois, toute chose égale par ailleurs, dans cette troisième configuration, l'intensité du courant qui circule dans chacune des bobines 40 et 42 est divisée par deux par rapport à l'intensité du courant qui circulerait dans ces bobines si celles-ci étaient raccordées l'une à l'autre selon la première configuration. Ainsi, dans cette troisième configuration, la valeur L2 de l'inductance 10 est définie par la relation suivante : L2 = 0,5Lp(1+|k|).
  • Selon la deuxième configuration (figure 4), les interrupteurs 78 et 80 sont en position fermée et les interrupteurs 76, 77 et 79 sont en position ouverte. Selon cette deuxième configuration, les bobines 40 et 42 sont raccordées en série entre les bornes 10A et 10B. Par contre, contrairement à la première configuration, le courant qui circule dans le brin 58 est en phase avec le courant qui circule, au même instant, dans le brin de la bobine 42 qui lui est immédiatement adjacent. Ceci se vérifie aussi pour les brins 59 et 60. En employant les mêmes notations que celles définies en référence à la figure 8, le sens de circulation du courant dans les brins des bobines 40 et 42 a été représenté sur la figure 7 dans le cas de cette deuxième configuration. Les lignes 90, 91 et 92 (figure 7) autour de chaque paire de brins superposés verticalement symbolisent le fait que les lignes de champs générées par ces brins se combinent constructivement. Ainsi, l'inductance mutuelle M vient s'ajouter à l'inductance propre de chacune des bobines 40 et 42. Selon cette deuxième configuration, la valeur L3 de l'inductance 10 est définie par la relation suivante : L3 = 2Lp(1+|k|).
  • Le rapport L3/L1 est égal à (1+|k|)/(1-|k|). Ce rapport est donc d'autant plus grand que le coefficient k est grand. Par exemple, il est possible d'atteindre un rapport L3/L1 égal à cent lorsque le coefficient k est égal à 0,98.
  • Lors du fonctionnement du circuit intégré 2, en fonction de la fréquence fc souhaitée, un signal de commande est transmis à l'inductance 10. En réponse, le circuit 44 commute les interrupteurs 76 à 80 pour obtenir la configuration correspondante à la fréquence fc souhaitée.
  • La figure 9 représente un circuit 100 de réglage susceptible d'être utilisé à la place du circuit 44. Le circuit 100 est identique au circuit 44 sauf que l'interrupteur 76 est omis. Le circuit 100 permet donc seulement de réaliser les première et deuxième configurations précédemment décrites. Dans ce cas, l'inductance 10 variable peut uniquement prendre les valeurs L1 et L3.
  • La figure 10 représente un circuit 110 de réglage susceptible d'être utilisé à la place du circuit 44. Le circuit 110 est identique au circuit 4 sauf que l'interrupteur 80 est omis et que l'interrupteur 79 est remplacée par une liaison filaire entre les extrémités 54, 74. Le circuit 110 permet donc seulement de réaliser les première et troisième configurations précédemment décrites. Dans ce cas, l'inductance variable peut uniquement prendre les valeurs L1 et L2.
  • La figure 11 représente une inductance 120 qui n'est pas protégé par la présente demande. L'inductance 120 est susceptible d'être utilisée à la place de l'inductance 10. L'inductance 120 est identique à l'inductance 10 sauf que le circuit 44 de réglage est omis et que les bobines 40 et 42 sont raccordées en permanence selon la première configuration. Dans ce mode de réalisation, les bobines 40, 42 sont agencées l'une par rapport à l'autre de manière à ce que la valeur absolue du coefficient k soit supérieure à 0,6 et, de préférence, supérieure à 0,9 ou 0,95. Typiquement, à cet effet, l'épaisseur « e » de la couche 30 est réduite jusqu'à atteindre la valeur souhaitée du coefficient k. Dans ces conditions, la valeur de l'inductance 120 est, généralement, inférieure à 100 pH ou 10 pH. De telles inductances de très faible valeur sont notamment utiles pour les applications très haute fréquence, c'est-à-dire des applications où la fréquence fondamentale du courant électrique qui traverse l'inductance 120 est supérieure à 20 GHz ou 40 GHz.
  • La figure 12 représente une inductance 130 susceptible d'être utilisée à la place de l'inductance 10 ou de l'inductance 120. L'inductance 130 est identique à l'inductance 10 ou 120 sauf qu'elle comporte en plus un noyau magnétique 132 pour augmenter la valeur du coefficient k de couplage magnétique entre les bobines 40 et 42. Pour simplifier la figure 12. Seules les bobines 40 et 42 et le noyau 132 sont représentés.
  • Le noyau 132 concentre les lignes de champ magnétique générées par la bobine 40 et les guide jusqu'à la bobine 42. A cet effet, le noyau 132 comporte des barreaux magnétiques 134 et 136 qui s'étendent verticalement à travers la couche diélectrique 30. Ici, le barreau 134 comporte une partie inférieure située entre les brins 58 et 59. Le barreau 134 s'étend verticalement depuis cette partie inférieure jusqu'à une partie supérieure située entre les barreaux de la bobine 42 immédiatement adjacents, respectivement, aux barreaux 58 et 59. Le barreau 134 est réalisé dans un matériau magnétique dont la perméabilité relative µrv dans la direction verticale est strictement supérieure à 1 et supérieure à sa perméabilité relative µrh dans la direction X. Par exemple, le barreau 134 est constitué d'une matrice poreuse en alumine (Al2O3) à l'intérieur de laquelle sont noyés des nanofils magnétiques qui s'étendent principalement verticalement. Le barreau 134 peut aussi être constitué d'une matrice en matériau polymère à l'intérieur de laquelle sont noyées des nanoparticules magnétiques incorporées dans cette matrice. Ces nanoparticules magnétiques sont agencées à l'intérieur de cette matrice pour former des chaînes de nanoparticules qui s'étendent principalement verticalement. Un procédé de fabrication d'un tel barreau magnétique est par exemple décrit dans la demande EP3028855 en utilisant des nanoparticules magnétiques à la place des nanoparticules conductrices.
  • Le barreau 136 est par exemple identique au barreau 134 sauf qu'il est placé entre les brins 59 et 60.
  • Les figures 13 à 17 représentent d'autres modes de réalisation possibles d'une bobine en forme de serpentin susceptible d'être employée à la place des bobines 40 et 42 pour réaliser l'inductance 10, 120 ou 130. Pour simplifier ces figures et les suivantes, la ligne de métal qui compose cette bobine est simplement représentée sous la forme d'un trait.
  • La figure 13 représente une bobine 140 identique à la bobine 40, sauf que les brins 58 à 60 sont remplacés, respectivement, par des brins 142 à 144. Les brins 142 à 144 sont identiques aux brins 58 à 60 sauf qu'ils sont en forme d'arc de cercle au lieu d'être rectilignes. Chacun de ces brins 142 à 144 est symétrique par rapport à l'axe 56. Le rayon de courbure de chacun de ces brins 142 à 144 est deux fois ou dix fois supérieur au pas « P » de manière à ne pas former une boucle.
  • La figure 14 représente une bobine 150 identique à la bobine 40, sauf que les brins 58 à 60 sont remplacés, respectivement, par des brins 152 à 154. Les brins 152 à 154 sont identiques aux brins 58 à 60 sauf qu'ils coupent l'axe 156 en formant un angle
    Figure imgb0001
    différent de 90°. Par exemple, l'angle
    Figure imgb0001
    est compris entre 50° et 80°.
  • La figure 15 représente une bobine 160 identique à la bobine 40, sauf que le brin 59 est remplacé par un brin 162. Le brin 162 n'est pas identique au brin 58 qui le précède immédiatement. Par exemple ici, le brin 162 est identique au brins 143 alors que les brins 58 et 60 sont rectilignes.
  • La figure 16 représente une bobine 170 identique à la bobine 40, sauf que les brins 58 à 60 sont remplacés, respectivement, par des brins 172 à 174. Ici, la ligne de métal de la bobine 170 serpente autour de l'axe 56 en suivant un parcours en forme de sinusoïde ou de dents de scie. Dans ce mode de réalisation, la tangente au niveau de l'intersection entre le brin 172 et l'axe 56 forme un angle
    Figure imgb0003
    inférieur à 90° et généralement inférieur à 80° ou 60°. La tangente au niveau de l'intersection entre le brin 173 et l'axe 56 forme un angle
    Figure imgb0004
    égal à (180° -
    Figure imgb0003
    ). En d'autres termes, le brin 172 est incliné dans un sens et le brin 173 est incliné dans le sens opposé. Ainsi, si l'on prolonge les axes tangents aux brins 172 et 173 au niveau de leur intersection avec l'axe 56, ces axes se coupent. Dans ces conditions, les brins supplémentaires 62, 64 peuvent être omis.
  • La figure 17 représente une bobine 180 identique à la bobine 40, sauf qu'elle comporte Q lignes de métal qui serpentent autour de l'axe 56 en restant pratiquement toujours parallèle l'une à l'autre, où Q est un nombre entier supérieur à deux et, de préférence, supérieur à trois ou cinq. On obtient ainsi une structure pour les conducteurs utilisés pour former la bobine 180 similaire à celle connue sous le terme de « fil Litz ». Ici, pour simplifier la figure 17, seuls deux lignes de métal 182 et 183 sont représentées. Ces deux lignes 182 et 183 sont en contact mécanique et électrique l'une avec l'autre uniquement au niveau des extrémités 52 et 54. Prise individuellement, chacune de ces lignes 182 et 183 présente une structure identique ou très similaire à la ligne 50. Le fait d'utiliser plusieurs lignes de métal réduit la résistivité de l'inductance 180.
  • Les figures 18 à 21 représentent différents agencements possibles des deux bobines, l'une par rapport à l'autre, pour former une inductance susceptible d'être employée à la place de l'inductance 10, 120 ou 130.
  • Les figures 18 à 20 représentent des modes de réalisations où la surface de l'intersection entre les projections orthogonales des deux bobines sur le même plan horizontal est inférieure à la surface de la projection orthogonale d'une de ces bobines sur ce plan horizontal.
  • La figure 18 représente une inductance 190 identique à l'inductance 10, 120 ou 130, sauf que la bobine 42 est remplacée par une bobine 192 représentée par une ligne en traits pointillés. La bobine 192 est identique à la bobine 42 sauf que la longueur de chacun des brins parallèles à la direction X est augmentée. Dans ce cas, les projections orthogonales des extrémités 72, 74 de la bobine 192 sur un plan horizontal ne sont pas confondues avec les projections orthogonales sur ce même plan des extrémités 52 et 54. De plus, la surface de l'intersection entre les projections orthogonales des bobines 40 et 192 est plus petite que la surface de la projection orthogonale de la bobine 192 sur ce plan horizontal. Ainsi, dans ce mode de réalisation, la superposition des projections orthogonales des bobines n'est que partielle et non pas parfaite.
  • La figure 19 représente une inductance 200 identique à l'inductance 10, 120 ou 130, sauf que la bobine 42 est remplacée par une bobine 202. La bobine 202 est identique à la bobine 42 sauf qu'elle est décalée d'une distance d dans la direction X. La distance d est inférieure à P/2 et, de préférence, inférieure à P/4 et avantageusement inférieure à P/8 ou P/16. Dans ce cas, la surface de l'intersection des projections orthogonales des bobines 202 et 40 sur le même plan horizontal peut être négligeable, c'est-à-dire au moins inférieure à 100 fois la surface de la projection orthogonale sur ce plan horizontal de la bobine 202 ou 40. Ici, quel que soit le brin de la bobine 40, sa projection orthogonale sur un plan horizontal est espacée d'une distance inférieure à I/4 de la projection orthogonale d'un brin de la bobine 202 sur ce même plan horizontal. Typiquement, l'espacement entre ces projections orthogonales de deux brins est mesuré le long de la projection orthogonale de l'axe 56 sur ce plan horizontal.
  • La figure 20 représente une inductance 210 identique à l'inductance 10, 120 ou 130, sauf que la bobine 42 est remplacée par une bobine 212. La forme de la bobine 212 est ici une sinusoïde. La projection orthogonale de la bobine 212 dans un plan horizontal est :
    • tangente à la projection orthogonale de la bobine 40 dans ce même plan au niveau des points d'intersection avec la projection orthogonale de l'axe 56 dans ce plan horizontal, et
    • tangente aux milieux des projections orthogonales des brins 62 et 64 sur ce plan horizontal.
  • Dans ce cas aussi, la surface de l'intersection des projections orthogonales des bobines 40 et 212 dans un même plan horizontal est négligeable.
  • La figure 21 représente une inductance 220 identique à l'inductance 10, 120 ou 130, sauf que la bobine 42 est remplacée par une bobine 222 qui est réalisée dans la même couche de métallisation 24 que la bobine 40. Ainsi, dans ce mode de réalisation, les deux bobines 222 et 40 sont situées dans le même plan horizontal et non pas disposées l'une au-dessus de l'autre. La bobine 222 comporte une ligne de métal 224 qui suit, en conservant un écart constant ε, la ligne de métal 50 et ne croise jamais cette ligne de métal 50. Plus l'écart ε est petit, plus la valeur absolue du coefficient k de couplage magnétique est proche de 1.
    • Chapitre II : Variantes : Chapitre II.1 : Variantes de la bobine :
  • Les bobines peuvent être réalisées dans d'autres matériaux conducteurs comme de l'or ou de l'argent.
  • Les bobines peuvent aussi être fabriquées par d'autres procédés que la photolithographie et la gravure. Par exemple, en variantes, elles sont réalisées par électrolyse, sérigraphie ou impression jet d'encre.
  • Le nombre N de brins d'une bobine doit être supérieur ou égal à deux et peut être supérieur ou égal à trois, dix ou vingt.
  • En variantes, la largeur de la ligne 50 n'est pas constante sur toute sa longueur. Par exemple, la largeur des brins 58 à 60 est plus grande que la largeur des brins 62 et 64.
  • En variantes, le pas « P » qui sépare les différents brins qui coupent l'axe 56 d'une même ligne de métal n'est pas régulier. Dans ce cas, la distance « I » entre deux brins immédiatement consécutifs dans la direction X n'est pas toujours la même.
  • Les différents modes de réalisation des brins décrits ici et les différents agencements des bobines l'une par rapport à l'autre décrits ici peuvent être combinés de nombreuses façons différentes pour obtenir de nouveaux modes de réalisation. Par exemple, les différentes formes de brins décrites en références aux figures 13 à 17 peuvent être mises en œuvre dans un quelconque des agencements décrits en référence aux figures 18 à 21.
  • Le brin 180 peut comporter plus de deux lignes de métal parallèles l'une à l'autre. Dans une autre variante, les lignes de métal 182 à 183 ne sont pas parallèles l'une à l'autre.
    • Chapitre II.2. Variantes de l'inductance :
  • Le pas « P » entre les brins adjacents peut être inférieur ou égal à l'épaisseur « e ». Dans ce cas, le rapport e/P est supérieur ou égal à 1.
  • Dans une autre variante, l'inductance comporte plus de deux ou trois bobines couplées magnétiquement entre elles. Dans ce cas, l'inductance comporte plusieurs paires de bobines immédiatement adjacentes. Par exemple, ces bobines sont superposées les unes au-dessus des autres dans la direction Z. Chaque paire de bobines immédiatement adjacentes est agencée comme décrit ci-dessus dans le cas de l'inductance 10, c'est-à-dire dans le cas d'une inductance comportant seulement une paire de bobines. La valeur de cette inductance à plus de deux bobines peut être variable. Dans ce cas, par exemple, le circuit de réglage décrit dans le cas particulier de deux bobines est adapté pour pouvoir raccorder chaque paire de bobines de cette inductance à plus de deux bobines selon l'une des configurations décrites ci-dessus. En particulier, dans une configuration, toutes les bobines sont raccordées en série et les courants alternatifs qui circulent, aux mêmes instants, dans des brins immédiatement adjacents dans la direction Z sont en opposition de phase. De préférence, dans le cas d'une inductance à plus de deux bobines, le circuit de réglage permet de raccorder certaines paires de bobines adjacentes selon la première configuration et d'autres paires de bobines adjacentes selon la deuxième ou la troisième configuration. Grâce à cela, il est possible de régler un grand nombre de valeurs différentes pour cette inductance à plus de deux bobines. De façon similaire, l'inductance 220 peut comporter plus de deux ou trois bobines couplées magnétiquement les unes aux autres et toutes situées dans la même couche de métallisation.
  • Dans un autre mode de réalisation, la valeur de l'inductance est réglée non pas en modifiant les connexions électriques entre les bobines et donc, en particulier, en jouant sur le sens de circulation du courant dans ces bobines mais en faisant varier l'intensité du courant dans l'une des bobines. Dans un tel mode de réalisation d'une inductance variable, les interrupteurs commandables sont par exemple omis et remplacés par un circuit, telle qu'une source de courant commandable, apte à modifier l'intensité du courant qui circule dans l'une des bobines. En faisant varier l'intensité du courant dans l'une des bobines, on modifie l'inductance mutuelle et donc la valeur de l'inductance. Ces modes de réalisation d'une inductance variable fonctionnent comme décrit en référence aux figures 15a, 15b, 16a, 16b et 17 de la demande US5095357 . Par exemple, ces modes de réalisation se distinguent de ceux décrits dans les figures 15a, 15b, 16a, 16b et 17 de la demande US5095355 simplement par le fait qu'on utilise des bobines en forme de serpentin à la place des bobines en forme de boucle ou de spirale. Grâce à cela, l'induction de courant dans le plan de masse est fortement réduite.
    • Chapitre II.3 : Autres variantes :
  • D'autres matériaux que le dioxyde de vanadium peuvent être utilisés pour réaliser les interrupteurs du circuit 44 de réglage. Par exemple, du GeTe peut être utilisé à la place du dioxyde de vanadium.
  • Les interrupteurs peuvent aussi être réalisés selon d'autres technologies et sans employer de matériau à changement de phase. Par exemple, les interrupteurs peuvent être des transistors tels que des transistors à effet de champs connus sous l'acronyme MOSFET (« Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor »).
  • Le circuit 44 et ses interrupteurs peuvent être réalisés ailleurs que dans la couche 22. Par exemple, ils peuvent aussi être réalisés dans les couches diélectriques 28 et 30. Ils peuvent aussi être réalisés ou rapportés sur la surface extérieure de la couche 26.
  • L'inductance variable peut être utilisée pour réaliser d'autres circuits intégrés accordables. Par exemple, l'inductance variable décrite ici peut aussi avantageusement remplacer l'inductance variable dans l'un des circuits intégrés décrits dans la demande US5095357 et, en particulier, pour la réalisation des circuits des figures 18 et 19 de cette demande. L'inductance variable décrite ici peut aussi être utilisée pour réaliser des filtres passe-bas ou passe-haut.
  • Dans une autre variante, le condensateur 12 est un condensateur dont la capacité est variable et réglable à l'aide du circuit de réglage.
    • Chapitre III. Avantages des modes de réalisation décrits ici :
  • Les bobines en forme de serpentin ne comportent pas de boucle. Elles génèrent donc beaucoup moins de courant de Foucault dans la couche conductrice ou semi-conductrice 22 du substrat sous-jacent. De plus, elles sont simples à fabriquer à l'aide des procédés conventionnels de fabrication de circuits intégrés. L'utilisation de bobines en forme de serpentin permet donc de limiter la génération de courant de Foucault sans complexifier la fabrication des circuits intégrés. En particulier, elles permettent, au moins dans certains cas, d'éviter d'avoir recours à l'utilisation de plan de masse pour isoler les bobines de la couche conductrice ou semi-conductrice 22.
  • Dans la première configuration, l'inductance de chaque bobine est égale à la différence entre son inductance propre et l'inductance mutuelle. Cette première configuration permet donc d'obtenir une valeur d'inductance très faible. A l'inverse, les deuxième et troisième configurations permettent d'obtenir des valeurs d'inductance beaucoup plus élevées. Ainsi, il est possible d'obtenir un rapport entre les valeurs L3/L1 ou L2/L1 bien plus élevées que ce qui est possible avec les inductances variables connues.
  • Le fait que l'une des configurations de l'inductance variable soit la première configuration permet d'obtenir un rapport entre les deux valeurs réglables de l'inductance supérieur à deux ou à 2,3 lorsque le coefficient k est supérieur à 0,4.
  • Le fait que le circuit de réglage comporte cinq interrupteurs permet à l'aide de seulement deux bobines d'obtenir trois valeurs différentes pour l'inductance.
  • Le fait que le circuit de réglage soit omis et que les bobines de l'inductance soient en permanence raccordées selon la première configuration et que la valeur absolue du coefficient k soit supérieure à 0,6 permet de réaliser simplement une inductance dont la valeur est très faible, c'est-à-dire inférieure à 100 pH ou 10 pH. De telles valeurs très faibles d'une inductance sont difficilement atteignables avec les inductances connues comportant deux bobines en forme de boucle. En effet, pour atteindre des valeurs aussi faibles avec des bobines en forme de boucle, il faut réduire la surface de la boucle. Or, plus la surface de la boucle diminue, plus la valeur de la capacité parasite augmente. L'augmentation de la capacité parasite dégrade les performances de l'inductance notamment à haute fréquence.
  • Agencer les bobines l'une par rapport à l'autre pour que le coefficient k soit supérieur à 0,9 permet d'obtenir une inductance dont la valeur est strictement inférieure à 100 pH ou 10 pH.
  • L'utilisation d'un noyau magnétique dont la perméabilité relative µrv est supérieure à sa perméabilité relative µrh permet d'augmenter la valeur absolue du coefficient k. Or, plus la valeur absolue du coefficient k est importante, plus la valeur L1 de l'inductance est faible.
  • Le fait que les projections orthogonales des bobines dans un plan horizontal se superposent à plus de 50 % permet d'augmenter la valeur absolue du coefficient k.
  • Un rapport e/I strictement inférieur à 1 permet d'obtenir un couplage magnétique vertical entre les bobines important et, en même temps, une valeur Lp pour les inductances propres des bobines 40, 42 importante. Cela permet donc de maximiser les valeurs L2 et L3 de l'inductance.
  • Le fait que le apport I/L soit inférieur à trois ou à un permet d'augmenter substantiellement l'écart entre la valeur L1 et la valeur L2 ou L3 de l'inductance.

Claims (10)

  1. Circuit intégré comportant :
    - un substrat (20) s'étendant principalement dans un plan appelé « plan du substrat »,
    - une inductance (10 ; 130) comportant :
    • une borne (10A) d'entrée,
    • une borne (10B) de sortie, et
    • une première et une deuxième bobines (40, 42 ; 140 ; 150 ; 160 ; 170 ; 180 ; 192 ; 202 ; 212 ; 222) couplées magnétiquement l'une à l'autre, ce couplage magnétique se traduisant par l'existence d'une inductance mutuelle M entre ces deux bobines lorsque l'inductance est alimentée, cette inductance mutuelle M étant définie par la relation suivante : M = k sqrt(L40L42), où :
    - k est un coefficient de couplage magnétique, et
    - L40 et L42 sont les inductances propres de, respectivement, la première et la deuxième bobines,
    - sqrt(...) est la fonction racine carrée,
    dans lequel :
    - chacune des première et seconde bobines (40, 42 ; 140 ; 150 ; 160 ; 170 ; 180 ; 192 ; 202 ; 212 ; 222) comporte une ligne (50, 70) de métal qui s'étend continûment, dans un plan parallèle au plan du substrat et en avançant dans la même direction, entre une première et une seconde extrémités (52, 54 ; 72, 74), cette ligne de métal serpentant autour d'un axe (56) de la bobine parallèle au plan du substrat, cette ligne de métal comportant à cet effet une successions de brins (58-60 ; 142-144 ; 152-154; 162) qui coupent chacun l'axe de la bobine, et les brins de cette succession sont électriquement raccordés en série entre eux,
    - l'inductance est une inductance variable (10 ; 130) dont la valeur de l'inductance varie entre des première et deuxième valeurs différentes, cette inductance variable comportant à cet effet un circuit (44 ; 100 ; 110) de réglage commandable apte à modifier le sens ou l'intensité du courant qui circule dans au moins l'une des première et deuxième bobines pour faire varier l'inductance mutuelle M et donc la valeur de l'inductance variable entre ses première et deuxième valeurs, et
    - les axes (56) des première et deuxième bobines sont parallèles et chaque brin de la ligne de métal de la première bobine est immédiatement adjacent à un brin correspondant de la ligne de métal de la deuxième bobine,
    caractérisé en ce que :
    - la valeur absolue du coefficient k est comprise dans l'intervalle ┐0,4 ; 1┐, et
    - le circuit de réglage comporte des interrupteurs commandables (76-80) agencés pour raccorder électriquement les première et deuxième bobines :
    • selon une première configuration où les première et deuxième bobines sont raccordées en série et dans laquelle :
    - la première extrémité (52) de la ligne (50) de métal de la première bobine (40) est directement raccordée à la borne (10B) de sortie,
    - la seconde extrémité (54) de la ligne (50) de métal de la première bobine (40) est directement raccordée à la seconde extrémité (74) de la ligne (70) de métal de la deuxième bobine (42),
    - la première extrémité (72) de la ligne (70) de métal de la deuxième bobine (42) est directement raccordée à la borne (10A) d'entrée,
    de sorte que, pour chaque brin de la ligne de métal de la première bobine, le courant qui circule dans ce brin est en opposition de phase par rapport au courant qui circule au même moment dans le brin immédiatement adjacent de la ligne de métal de la deuxième bobine, et en alternance selon au moins une autre configuration choisie dans le groupe constitué d'une deuxième et d'une troisième configurations:
    • selon une deuxième configuration où les première et deuxième bobines sont raccordées en série et :
    - la première extrémité (52) de la ligne (50) de métal de la première bobine (40) est directement raccordée à la seconde extrémité (74) de la ligne (70) de métal de la deuxième bobine (42),
    - la seconde extrémité (54) de la ligne (50) de métal de la première bobine (40) est directement raccordée à la borne (10B) de sortie,
    - la première extrémité (72) de la ligne (70) de métal de la deuxième bobine (42) est directement raccordée à la borne (10A) d'entrée,
    de sorte que, pour chaque brin de la ligne de métal de la première bobine, le courant qui circule dans ce brin est en phase avec le courant qui circule au même moment dans le brin immédiatement adjacent de la ligne de métal de la deuxième bobine, ou bien
    • selon une troisième configuration où les première et deuxième bobines sont raccordées en parallèle et :
    - la seconde extrémité (54) de la ligne (50) de métal de la première bobine (40) est directement raccordée à la borne (10B) de sortie et à la seconde extrémité (74) de la ligne (70) de métal de la deuxième bobine (42),
    - la première extrémité (72) de la ligne (70) de métal de la deuxième bobine (42) est directement raccordée à la borne (10A) d'entrée et à la première extrémité (52) de la ligne (50) de métal de la première bobine (40),
    de sorte que pour chaque brin de la ligne de métal de la première bobine, le courant qui circule dans ce brin est en phase avec le courant qui circule au même moment dans le brin immédiatement adjacent de la ligne de métal de la deuxième bobine.
  2. Circuit intégré selon la revendication 1, dans lequel les interrupteurs commandables (76-80) du circuit de réglage sont agencés pour raccorder électriquement les première et deuxième bobines selon la première configuration et, en alternance, la deuxième configuration.
  3. Circuit intégré selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel
    - l'inductance comporte :
    • la borne (10A) d'entrée du courant raccordée électriquement en permanence à la première extrémité (72) de la ligne (70) de métal de la deuxième bobine (42), et
    • la borne (10B) de sortie du courant,
    - le circuit (44) de réglage comporte :
    • un premier interrupteur (76) apte à isoler électriquement et, en alternance, à raccorder électriquement directement les premières extrémités (52, 72) des lignes (50, 70) de métal des première et deuxième bobines (40, 42),
    • un deuxième interrupteur (79) apte à isoler électriquement et, en alternance, à raccorder électriquement directement les deuxièmes extrémités (54, 74) des lignes (50, 70) de métal des première et deuxième bobines (40, 42),
    • un troisième interrupteur (80) apte à isoler électriquement et, en alternance, à raccorder électriquement directement la deuxième extrémité (74) de la ligne (70) de métal de la deuxième bobine à la première extrémité (52) de la ligne (50) de métal de la première bobine (40),
    • un quatrième interrupteur (77) apte à isoler électriquement et, en alternance, à raccorder électriquement directement la première extrémité (52) de la ligne (50) de métal de la première bobine à la borne (10B) de sortie du courant, et
    • un cinquième interrupteur (78) apte à isoler électriquement et, en alternance, à raccorder électriquement directement la deuxième extrémité (54) de la ligne (50) de métal de la première bobine à la borne (10B) de sortie du courant.
  4. Circuit intégré selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la deuxième valeur de l'inductance est au moins deux fois plus grande que la première valeur.
  5. Circuit intégré selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les première et deuxième bobines (40, 42 ; 140 ; 150 ; 160 ; 170 ; 180 ; 192 ; 202 ; 212 ; 222) sont agencées l'une par rapport à l'autre de manière à ce que la valeur absolue du coefficient k de couplage magnétique soit supérieure à 0,6 ou à 0,9.
  6. Circuit intégré selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel :
    - les première et deuxième bobines (40, 42 ; 140 ; 150 ; 160 ; 170 ; 180 ; 192 ; 202 ; 212) sont réalisées, respectivement, dans une première et une deuxième couches (24, 26) de métallisation disposées l'une en dessous de l'autre dans une direction verticale perpendiculaire au plan du substrat, et
    - le circuit intégré comporte un noyau magnétique (132) qui s'étend dans la direction verticale pour raccorder magnétiquement chaque brin de la ligne de métal de la première bobine au brin immédiatement adjacent de la ligne de métal de la deuxième bobine, ce noyau magnétique présentant une perméabilité relative µrv dans la direction verticale supérieure à un et une perméabilité relative µrh dans une direction perpendiculaire à la direction verticale inférieure à la perméabilité µrv.
  7. Circuit intégré selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel :
    - les première et deuxième bobines (40, 42 ; 140 ; 150 ; 160 ; 170 ; 180 ; 192 ; 202 212) sont disposées l'une en dessous de l'autre dans une direction perpendiculaire au plan du substrat, et
    - la projection orthogonale de la première bobine sur un plan de projection parallèle au plan du substrat recouvre au moins 50 % de la projection orthogonale de la deuxième bobine sur ce même plan de projection.
  8. Circuit intégré selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel :
    - les première et deuxième bobines (40, 42 ; 140 ; 150 ; 160 ; 170 ; 180 ; 192 ; 202 212) sont disposées l'une en dessous de l'autre dans une direction verticale perpendiculaire au plan du substrat et espacée l'une de l'autre dans cette direction verticale d'une distance « e »,
    - chaque brin immédiatement adjacent, dans la succession de brins, à un autre brin de la même bobine est espacé de cet autre brin d'une distance « I » mesurée le long de l'axe de cette bobine,
    - pour chaque paire de brins immédiatement adjacent de cette même bobine, le rapport e/I est inférieur à 0,5.
  9. Circuit intégré selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, pour chaque bobine :
    - chaque brin immédiatement adjacent, dans la succession de brins, à un autre brin de cette même bobine est espacé de cet autre brin d'une distance « I » mesurée le long de l'axe de cette bobine, et
    - pour chaque paire de brins immédiatement adjacent de cette même bobine, le rapport I/L est inférieur à trois, où « L » est la largeur des brins de cette bobine dans une direction parallèle à l'axe de la bobine.
  10. Circuit intégré selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel :
    - chaque brin immédiatement adjacent, dans la succession de brins, à un autre brin est la réplique à l'identique de cet autre brin mais décalée, dans une direction parallèle à l'axe de la bobine, d'une distance prédéterminée, et
    - les brins de la succession de brin sont électriquement raccordés en série entre eux de sorte que les courants aptes à circuler dans chaque paire de brins immédiatement adjacents sont systématiquement en opposition de phase lorsque la ligne de métal est alimentée par l'intermédiaire de ses extrémités.
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